磷酸铵镁沉淀法降解水体中微量氨氮

赵业军 王欢 卢莹华

摘要：研究磷酸氨镁沉淀法降解水体中的微量氨氮，探讨反应时间、NH4+/PO43-/Mg2+摩尔比等因素对氨氮降解效果的影响。结果表明，在氨氮初始浓度为2 μg/mL的1 L模拟水体中，优化反应条件为投入N、P、Mg的摩尔比为1∶1.1∶1.4，反应时间为90 min，水中氨氮去除率可以达78.12%。当将其运用到九曲河水的氨氮降解时，由于水体中含有各种杂质，导致水体中氨氮降解率下降，为70.02%。

关键词：磷酸氨镁;氨氮;沉淀法;氨氮降解

中图分类号：X703.1         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）10-0075-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.10.014           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： The degradation of trace ammonia nitrogen in water by ammonia-magnesium phosphate precipitation method was studied， and the effects of reaction time， NH4+/PO43-/Mg2+ molar ratio and other factors on the degradation of ammonia nitrogen were discussed. The results showed that when 1 L of ammonia nitrogen in water when the initial concentration of 2 μg/mL， to optimize the reaction conditions as follows： Input N， P， Mg of the mole ratio of 1∶1.1∶1.4， the reaction time of 90 min， the water ammonia nitrogen removal rate can reach 78.12%. When it was applied to the ammonia nitrogen degradation of Jiuqu river， the degradation rate of ammonia nitrogen in water was reduced to 70.02% due to the various impurities in the water.

Key words： magnesium ammonium phosphate; ammonia nitrogen; method of precipitation; ammonia nitrogen degradation

魚塘中的氨氮（NH3-N）主要来源于饵料（饲料）、水生动物的排泄物、肥料及动物尸体分解等，氨氮为鱼塘水体中的主要废氮。氨氮的毒性很强，即使氨氮浓度在2 μg/mL以下也会抑制鱼类的生长，正常鱼类生存的环境为0.2 μg/mL的氨氮浓度。氨氮废水处理方法有物理、化学和生物3种类型[1，2]。与化学沉淀法相比，鱼塘水体中其他氨氮处理方法存在使用的要求较高、副产物鱼塘水体二次污染、处理费用高、时间长、处理效果不明显等缺点。化学沉淀法主要用于处理可生化性差的高浓度氨氮水体，有研究表明，化学沉淀法中磷酸铵镁（MAP）沉淀法对低浓度氨氮也有较好的去除能力[3-6]。本研究采用磷酸铵镁沉淀法去除水中微量氨氮，其主要化学反应方程式如下：Mg2++NH4++PO43-+6H2O=MgNH4PO4·6H2O↓，Kθsp=2.5×10-13，考察反应时间、NH4+/PO43-/Mg2+摩尔比等因素对氨氮去除效果的影响，以及在实际水体中的应用。

1  材料与方法

1.1  材料

试验仪器主要有SPE-1901双光束紫外可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司。

试验试剂主要有NH4Cl、MgCl2、苯酚、亚硝基铁氰化物、NaOH、次氯酸钠、氨水、Na2HPO4，以上药品均为分析纯。天然水取自武汉东湖学院九曲河。

1.2  方法

在氨氮初始浓度为2 μg/mL的1 L模拟水体中，加入一定量的磷酸盐和镁盐，静置，用靛酚蓝法测定滤液上清液中氨氮含量。氨氮去除率计算如下：

η=×100%

式中，η为去除率（%）;C0为氨氮初始浓度（μg/mL）;C1为处理后氨氮浓度（μg/mL）。

2  结果与分析

2.1  氨氮标准曲线的绘制与分析

配制0.2～1.0 μg/mL氨氮系列标准溶液，采用靛酚蓝法测定吸光度，根据试验数据绘制氨氮标准曲线，结果见图1。由图1可知，氨氮吸光度（A）与氨氮浓度（C）（μg/mL）的线性回归方程：A=0.073C+0.050 74，r=0.995 99，表明氨氮浓度在0.2～1.0 μg/mL，与吸光度之间线性相关性良好，可用于氨氮化合物浓度的检测。

2.2  反应时间对模拟水体中氨氮去除率的影响

模拟水体中N、P、Mg摩尔比为1∶1∶1，反应时间为30、60、90、120 min。由图2可知，影响降解率的最佳时间为90 min，模拟水体中氨氮去除率可达69.02%。

2.3  磷酸盐投加量对氨氮去除率的影响

模拟水体中固定N、Mg摩尔比为1∶1，改变N、P摩尔比，即n（N）∶n（P），反应90 min，结果见图3。由图3可知，n（N）∶n（P）超过1∶1.1时，水中氨氮去除率增加幅度不明显，故n（N）∶n（P）最佳比例为1∶1.1，此时氨氮去除率达70.12%。

2.4  镁盐投加量对氨氮去除率的影响

模拟水体中固定N、P摩尔比为1∶1.1，改变N、Mg摩尔比，即n（N）∶n（Mg），反应90 min，结果见图4。由图4可知，n（N）∶n（Mg）大于1∶1.4时，水中氨氮去除率不再明显增加， 故n（N）∶n（Mg）最佳比例为1∶1.4，氨氮去除率达78.12%，此时氨氮降解后的浓度为0.437 6 μg/mL。

2.5  九曲河水中氨氮降解

将九曲河水样的氨氮初始浓度调至2 μg/mL，按此前的优化反应条件，即投入N、P、Mg的摩尔比为1∶1.1∶1.4，反应时间为90 min，进行氨氮去除，氨氮去除率为70.02%，降解后的氨氮浓度为0.599 6 μg/mL。氨氮去除率下降的主要原因可能是受到水体中各种杂质的影响。

3  小结

当1 L水体中氨氮初始浓度为2 μg/mL时，优化反应条件为投入N、P、Mg的摩尔比为1∶1.1∶1.4、反应时间为90 min时，水中氨氮去除率可达78.12%。当将其运用到九曲河水的氨氮降解中时，由于水体中含有各种杂质，导致水体中氨氮降解率下降，为70.02%。本研究为鱼塘水体氨氮降解提供了一种快速有效的处理方法。

参考文献：

[1] 刘莉峰，宿  辉，李凤娟，等.氨氮废水处理技术研究进展[J].工业水处理，2014，34（11）：13-17.

[2] 邱勇萍，張国庆，杨晓青，等.光/电法氨氮降解过程中协同作用的研究[J].环境工程学报，2015，9（1）：150-156.

[3] 窦丽花，蒲  柳，胡  琴.磷酸铵镁沉淀法预处理氨氮废水的研究[J].应用化工，2017，46（8）：1510-1513，1517.

[4] 刘章卓.磷酸铵镁法优化某发动机厂废水氨氮去除效果[J].工业水处理，2017，37（11）：106-109.

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